JP2005298826A

JP2005298826A - インクジェット用途向けのポリマー分散剤

Info

Publication number: JP2005298826A
Application number: JP2005115378A
Authority: JP
Inventors: Sundar Vasudevan; サンダー・ヴァスデヴァン
Original assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 2004-04-13
Filing date: 2005-04-13
Publication date: 2005-10-27
Anticipated expiration: 2025-04-13
Also published as: US20050228071A1; US7332532B2; EP1586611A1; JP4393417B2

Abstract

【課題】
中性ｐＨ付近においても安定な顔料系インクジェットインク組成物を提供する。
【解決手段】
液体ビヒクルと、液体ビヒクル中に分散しているポリマー分散型顔料とを含有するインクジェットインクを開示し記載する。より詳細には、本発明のポリマー分散型顔料は、親水部及び疎水部を有するポリマーによって被包された顔料を含む。前記ポリマーには、親水基を有する少なくとも１つの第１モノマーと、疎水基を有する第２モノマーとの重合生成物を用い得る。さらに、前記ポリマーは、ポリマー分散型顔料が約５．５〜８．５のｐＨにおいても液体ビヒクル中において安定であるように構成することができる。本発明のポリマー分散型顔料を使用することによって、ブリード抑制メカニズムの選択肢が広がり且つインクジェット機器の信頼性を増すことのできるインクジェットインクの形成が可能となる。
【選択図】なし

Description

本発明は、概して、インクジェットインク組成物に関する。より詳細には、本発明は、ポリマー分散型顔料及びそれに関連するインクジェットインクに関する。

インクジェット印刷が、種々の媒体表面、特に紙の上に画像を記録するための主要な方法となったのには幾つかの理由がある。それら幾つかの理由として、プリンタ騒音の低さ、高速記録できること、及び多色記録できることが挙げられる。加えて、これらの利点が、使用者にとって比較的低コストで実現できることもまた挙げられる。大きな改善がなされてきたインクジェット印刷分野ではあるが、この改善に伴って、例えば、より高速、より高分解能、フルカラー画像形成、高い安定性、改善された耐久性等を求める声が、当分野の使用者の間で高まってきている。

新規のインクジェットインクを開発する場合、印刷表面、即ち基材に関連してそのインクを評価する際に考慮すべき幾つかの慣習的な特性がある。そのような特性には、表面上の画像のエッジ尖鋭度及び光学濃度、光沢、ブラック−カラー間のブリード抑制、基材上でのインクの乾燥時間、基材への付着性、インク滴の配置に偏りが無いこと、全ドットが存在すること、耐水性、長期保存時の安定性、腐食又はノズルの詰りを起こさない長期信頼性、及び長期の印刷耐久性が含まれる。上に列挙した特性は、達成することが好ましい目標であるが、上述の特性の全てを満足させることに関しては幾つかの難点がある。多くの場合、上記特性の１つを満足させようとして或るインク成分を含有させると、別の特性が満足されなくなることがある。従って、インクジェットプリンタに使用されるほとんどの市販インクは、上に挙げた諸要件の全てを満足させることにおいて少なくともまずまずの結果を得ようとした妥協を象徴するものである。

例えば、顔料を含むインクジェットインクでは、概して、インクジェットインク中に顔料を分散させておくために比較的高いｐＨが必要となる。水性インクジェットインク中に顔料を分散させるためには、アクリル酸コポリマーが一般的に用いられる。当該コポリマーは、典型的に、顔料が安定となることを助長するが、同時に、高いｐＫａを有するカルボン酸を含んでいる。それ故、特定の調合によっては、ｐＨが約９以下に低下すると、カルボキシレート基によってもたらされる静電安定性が低下する。結果として、顔料は、もはや適切に分散されずに凝集し且つ沈降する傾向がある。さらに、高ｐＨのインクジェットインクは、インクジェットペン機器を構成する種々の部品の過度の腐食あるいは変質を引き起こし得る。加えて、最初は安定であった分散物も、長期保存時には、二酸化炭素がインクジェットインク組成物中に吸収されて、ｐＨが低下し、徐々に安定な顔料分散物が損なわれることになる。

これらの問題を排除するための方法が捜し求められてきたが、成功の程は様々である。例えば、顔料は、顔料を凝固させないためにカチオンポリマー又は種々の立体安定化成分を用いて分散されてきた。そのような方法では、多くの場合、極めて低いｐＨ、即ち、酸性となり、その場合、インクジェットペンも腐食しやすくなる。従って、インクジェット機器の十分な信頼性を維持しながら前記の諸特性を改善する研究が継続されている。

中性ｐＨ範囲付近で安定な顔料系インクジェットインク組成物を開発することが有益であるものと考えられる。これらの利点及びその他の恩典は、液体ビヒクルと、当該液体ビヒクル中に分散しているポリマー分散型顔料とを含んで成るインクジェットインクを用いることでもたらされ得る。より詳細には、ポリマー分散型顔料は、親水基と疎水基を有するポリマーによって被包された顔料を含むことができる。一態様では、当該ポリマーには、親水基を有する少なくとも１つの第１モノマーと、疎水基を有する第２モノマーとの重合生成物を用いることができる。さらに、当該ポリマーは、ポリマー分散型顔料が約６〜約８のｐＨにおいても液体ビヒクル中において安定となるよう構成することができる。そのようなポリマー分散型顔料を使用することによって、ブリード抑制メカニズムの選択肢が広がり且つインクジェット機器の信頼性を増すことのできるインクの調合が可能となる。

本発明の別の態様では、当該インクジェットインクを１つ以上のインクジェットペンに収容することができる。画像を印刷するためのシステムは、基材と、前述のインクジェットインクを含有する少なくとも１つのインクジェットペンとを具備することができる。

本発明によれば、インクジェット機器の信頼性が十分維持され得る中性ｐＨ付近においても安定な顔料系インクジェットインク組成物を提供することができる。本発明のその他の特長並びに利点は、例示目的で本発明の諸特長を記載する以下の詳細な説明から明らかとなろう。

本発明の特定の実施形態を開示、説明するにあたり、本発明が、ここに開示する特定のプロセス及び材料に限定されるものではないことを理解されたい。何故なら、それらは、ある程度変更し得るためである。また、本明細書で用いる用語は、特定の実施形態を専ら説明するだけの目的で用いるものであり、本発明の範囲を限定する意のないことを理解されたい。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲及びその等価物によってのみ限定される。

本発明を説明し、範囲請求するにあたって、以下の用語を用いることとする。

別途明確に指示のない限り、単数形は、複数形の意味を包含する。従って、例えば、「顔料」という場合、１つ又は複数の当該材料、即ち顔料を意味する。

本明細書で用いるとき、「液体ビヒクル」とは、顔料をはじめとする着色剤を基材へと運ぶために用い得る液体組成物を包含するものと定義される。液体ビヒクルは当分野で周知であり、本発明の実施形態に従って広範なインクビヒクルを用いることができる。当該液体ビヒクルは、限定はしないが、界面活性剤、溶媒、共溶媒、緩衝剤、殺生物剤、粘度修正剤、金属イオン封止剤、安定化剤、及び水をはじめとする、種々の薬剤からなる混合物から構成することができる。それら自体は液体ビヒクルの一部ではないが、着色剤以外に、ポリマー、ラテックス微粒子、ＵＶ硬化性材料、可塑剤、塩等のような固形添加剤もまた、液体ビヒクルに含有させ得る。

本明細書で用いるとき、「顔料」は、液体ビヒクルに、典型的に、実質上不溶性である着色剤粒子を意味する。

本明細書で用いるとき、「自己分散性顔料」とは、その表面に分散剤を化学結合又は誘引させるなどして、分散剤で官能化された顔料を意味する。分散剤は、小分子又は高分子とし得る。一実施形態では、分散剤を前述の顔料に結合させて、顔料の外表面に電荷を与えることができ、それによって、液体ビヒクル内における顔料粒子のアグロメレーション（凝集）を減じる反発特性を発現させることができる。

本明細書で用いるとき、「ポリマー分散型顔料」とは、顔料が少なくとも部分的にポリマーによって被包されているような、自己分散性顔料の１タイプを意味する。当該ポリマーは、直にあるいは中間結合基を介して顔料表面に共有結合させるか、又は分子間引力によって顔料表面に結合させることができる。

本明細書で用いるとき、「被包されている」とは、顔料が、ポリマーによって少なくとも部分的に、場合によっては実質的に完全に、覆われていることを示す。ポリマーは、顔料を物理的に包囲することができ、共有結合及び／又は分子間引力によって顔料に結合することができる。

本明細書で用いるとき、「安定な」とは、顔料が、長期間（例えば、商用上実用的な貯蔵期間）にわたって分散状態のままであることを示す。

本明細書では、濃度、量、及びその他の数値データを範囲形式で提示する場合がある。そのような範囲形式は、単に便利且つ簡潔のために用いるものであって、範囲の限界値として明記した数値を含むだけでなく、各数値及び副範囲があたかも明記されているようにその範囲内に包含される個別の数値又は副範囲を全て包含するものと柔軟に解釈すべきことを理解されたい。例えば、約１ｗｔ％〜約２０ｗｔ％という重量範囲は、１ｗｔ％、約２０ｗｔ％という明記された濃度限界を含むだけではなく、２ｗｔ％、３ｗｔ％、４ｗｔ％のような個別の濃度、及び５ｗｔ％〜１５ｗｔ％、１０ｗｔ％〜２０ｗｔ％等のような副範囲をも含むものと解釈すべきである。

本発明によれば、インクジェットインクは、液体ビヒクル中で分散しているポリマー分散型顔料を含むことができる。当該ポリマー分散型顔料には、ポリマーで被包された顔料を用いることができる。典型的に、当該ポリマーは、親水基と疎水基の両方を有する。この方法では、疎水基が顔料表面に結合又は付着するよう構成することができ、一方、親水基が外部の液体ビヒクルの方を向くよう構成することができる。当該ポリマーは、既知の任意の重合プロセスを用いて形成することができる。多くの場合、当該ポリマーには、複数のモノマーからなる重合生成物を用いることができ、その場合、モノマーの少なくとも幾つかが親水基を有し且つ他が疎水基を有する。加えて、本発明のポリマー分散型顔料は、約５．５〜約８．５の範囲という中性近傍のｐＨを有する液体ビヒクル中において安定であり得る。本発明の幾つかの実施形態では、ポリマー分散型顔料は、約６．５〜約７．５のｐＨ範囲で安定であり得る。

中性付近のｐＨで安定であるインクジェットインクは、種々の利点をもたらす。これらの利点の幾つかを挙げれば、インクジェットペン機器との不適合性の緩和、基材材料との望ましくない反応の改善、及びブリード抑制メカニズムを選択する際の高い制御性並びに選択肢の増大がある。例えば、アニオン性分散型インクジェット顔料を生成すべく、本発明に従って顔料をポリマー分散させることができる。同様に、カチオン性分散型顔料を生成すべく、第２の顔料を既知の方法により分散させることができる。それによって、当該２つのインクジェットインクは、中性付近のｐＨにおける安定性を得つつ、ブリードを阻止し得るよう設計することができる。本法によれば、種々のカラー対カラーあるいはカラー対ブラックのブリード抑制メカニズムを、中性付近のｐＨで発現させることができる。

本発明の一態様では、親水基は、スルホン酸、フッ素酸、及びα及び／又はβフッ素化カルボン酸から成る群から選択することができる。スルホン酸親水基は、特に、好ましい結果をもたらし得る。親水基をポリマー中に導入するためには、種々のモノマーを用いることができる。ビニルスルホン酸及びトリフルオロアクリル酸は、当該目的に効果的に使用できるが、低ｐＫａ値を有する酸性基を有する他のモノマーもまた用いることができる。典型的に、約１〜約５のｐＫａを有する酸性基を分散剤として用いる場合に、中性ｐＨ範囲付近で所望の効果を得ることができる。ビニルスルホン酸は、所望のインクジェットインクの諸特性を阻害し得る異質の官能基を導入しない単一重合性（ｓｉｍｐｌｅｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｂｌｅ）ビニル基を含む。親水基を有する特定の適切なモノマーとしては、限定はしないが、ビニルスルホン酸、４−スチレンスルホン酸、トリフルオロアクリル酸、テトラフルオロスチレン−４−カルボン酸、α−トリフルオロメチルアクリル酸、及びジフルオロ無水マレイン酸が挙げられる。幾つかの場合には、重合（例えば、乳化重合）時、強酸基を、保護基を用いて保護することができる。その場合、重合後に、保護基を除去することができる。当業者はそのような方法を熟知しており、従って、当該原理を本発明の方法及び材料に適用することができる。

ポリマー内の親水基量は、使用する具体的モノマーに応じて、かなり変化させ得る。先述のｐＨ範囲をもたらすのに有用な任意の量を用いることができる。典型的に、親水基をもたらすモノマーは、ポリマーを形成するために用いられる全モノマーの約１０ｗｔ％〜約５０ｗｔ％を占めることができる。幾つかの態様では、親水基をもたらすモノマーは、全モノマーの約１５ｗｔ％〜約３５ｗｔ％にて存在させ得る。

同様に、本発明の組成物では、ポリマー内部に疎水基も含み、それによってポリマーは顔料表面に結合し得る。適切な疎水基は、具体的顔料及び液体キャリヤに依存し得る。適切な疎水基の非限定例としては、フェニル、トルイル、ベンジル等のような芳香族基が挙げられる。疎水基は、多数のモノマーによってポリマー中に導入することができる。当該目的に適する最も一般的なモノマーは、スチレンである。しかしながら、ケイ皮酸、４−メチルスチレン、及び３−フェニルプロペンなどの他のモノマーもまた用いることができる。

疎水基の量は、特定の顔料への結合をもたらすのに十分であればよい。疎水基は、顔料表面に共有結合させるか又は分子間力を介して単に顔料表面に付着させることができる。従って、疎水基を含むモノマーの量は、変化させ得る。一般的指針としては、疎水基を含むモノマーは、ポリマーを形成するために用いる全モノマーの約２５ｗｔ％〜約８０ｗｔ％を占めることができ、幾つかの態様では、約４０ｗｔ％〜約７０ｗｔ％とし得る。さらに、比較的低い重量パーセント（例えば、具体的モノマーに応じて約４５ｗｔ％未満）の疎水基含有モノマーを有する実施形態では、補足的な立体安定性をもたらす追加のモノマーを含むことができる。立体安定性をもたらす適切な追加モノマーの例には、限定はしないが、マレイン酸、ポリエチレングリコール（ＰＥＯ）、ポリプロピレングリコール（ＰＰＯ）、アクリル酸のＰＥＯ及び／又はＰＰＯエステルなどのオリゴマー等が含まれる。

同様に、当該ポリマーは、親水基を含むモノマー、疎水基を含むモノマー、及び第３のモノマーからなる重合生成物であってもよい。第３のモノマーには、高分子分散剤を形成するために通常使用されるほとんどのモノマーを用いることができる。適切な第３モノマーとして、限定はしないが、アクリル酸ブチルなどのアクリル、メタクリル酸等が挙げられる。本発明の多くの実施形態では、第３のモノマーは、最終的なインクジェットインクが中性付近のｐＨにおいて安定であり且つ少なくとも部分的に所望の顔料を被包し得る限り、ポリマーの約０ｗｔ％〜約５０ｗｔ％を構成することができる。さらに加えて、追加モノマー（例えば、第４、第５、第６モノマー等）を用いることもできる。

顔料を被包するのに使用されるポリマーを選択する際、幾つかの性質又は条件を評価することができる。例えば、ポリマーの分子量及び酸性度を考慮することができる。任意の実用的な分子量のポリマーを用い得る。約１，０００Ｍｗ〜約５０，０００Ｍｗの分子量を有するポリマーを用い得ることが分かっているが、約５，０００Ｍｗ〜約２０，０００Ｍｗの分子量を有するものを使用するのが特に好ましい。分子量が高いポリマーほど、より良好な耐久性をもたらす傾向があるが、高分子量のポリマーの使用は、サーマルインクジェット用途において問題となり得る高粘度のインクに帰着する。しかし、ポリマーの鎖が長い場合は、液体ビヒクル及びその他の粒子との粒子相互作用が増大する。加えて、強酸性のインクジェットインクは、耐水性が不十分となる傾向がある。

顔料を被包し得る本発明のポリマーは、より一般的に使用される多くのポリマーと組み合わせて用いることができる。即ち、顔料を被包し得るポリマーは、ｐＨ及び安定性に関してインクジェットインクの総合的な特性が維持される限り、従来の分散ポリマーと足し合わせて用いることができる。あるいはまた、親水性及び疎水性モノマーを、スチレン−アクリル、スチレン無水マレイン酸、ポリエチレンイミン／無水フタル酸、ポリエチレンイミン／無水コハク酸フェニル、ポリエチレンイミン／無水コハク酸、ペンタエチレンヘキサミン、ポリエチレンイミン、ポリウレタン、ポリ尿素、アクリルポリマー、ビニルポリマー、ポリピロリドン、エポキシ、ポリエステル、多糖、ポリペプチド、セルロース、ｐｏｌｙｑｕａｔｓ、ポリアミン、及びそれらのコポリマーなどの、種々のポリマー中へ取り込むことができる。

個々のインクジェットインク組成物中のポリマーの量は、具体的なポリマーの種類、並びに粘度、オリフィスサイズ、顔料濃度等のような要求されるインク噴射性に関するパラメータに応じて、変化させ得る。典型的に、当該ポリマーは、本発明のインクジェットインクの約０．５ｗｔ％〜約３０ｗｔ％を構成することができ、幾つかの実施形態では約１ｗｔ％〜約１５ｗｔ％の範囲とし得る。

本明細書の説明に基づいて、当業者は、種々の顔料を分散させるのに用い得る多数の具体的ポリマーを設計することできる。適切なポリマーは、ブロックコポリマー、ランダムコポリマー等とし得、それらは、限定はしないが、イオン重合、乳化重合、及びその他の既知の技術を含む、任意の既知の重合技術を用いて形成することができる。例えば、米国特許第４，５５２，９３９号（参照することで、その内容を本明細書に取り入れることとする）では、１つの適切な懸濁重合プロセスが開示されている。以下、例示目的で幾つかの具体的ポリマーに関して説明する。これらのポリマーをさらに改良したり、変更することもまた、本明細書の開示内容に基づいて実施し得る。

一態様では、当該ポリマーは、式１に示すような基本的化学構造を有するスチレン−ビニルスルホン酸コポリマーとし得る。

式中、ｘは１０〜５００、ｙは２〜２５０とし得る。

他の態様では、当該ポリマーは、任意選択的にアクリル酸ブチル基を備える、式２に示すような基本的化学構造を有するスチレン−メタクリル酸−ビニルスルホン酸コポリマーとし得る。

式中、ｗは１０〜５００、ｘは０〜３００、ｙは５〜２００、ｚは２〜２５０とし得る。

さらに別の態様では、当該ポリマーは、任意選択的にトリフルオロアクリル酸基を含む、式３に示すような基本的化学構造を有するスチレン−ビニルスルホン酸コポリマーとし得る。

式中、ｘは１０〜５００、ｙは０〜３００、ｚは２〜２５０とし得る。

さらに別の態様では、当該ポリマーは、任意選択的にα−（トリフルオロメチル）アクリル酸を含む、式４に示すような基本的化学構造を有するスチレン−ビニルスルホン酸コポリマーとし得る。

別の態様では、当該ポリマーは、式５に示すような基本的化学構造を有するスチレン−トリフルオロアクリル酸コポリマーとし得る。

式中、ｘは１０〜５００、ｙは５〜４００とし得る。

さらに、式１〜式５は、ポリマー内部の実際の結合を示すものではなく、従って、必ずしもブロックコポリマーを表すものではない。値ｗ、ｘ、ｙ及びｚは、単に、ポリマー内の繰り返し基（又は繰り返し単位）の数を示すものであって、結合の順序を示すものではない。例えば、先述の式は、多くの場合、ランダム重合された、上記繰り返し基を有するポリマーを表すものである。

さらに、当該インクジェットインクは、適切な液体ビヒクルを含むことができる。適切な液体ビヒクルの例には、限定はしないが、水、アルコール等が含まれる。典型的に、本発明のインクジェットインク組成物は、約０．８ｃｐｓ〜約１５ｃｐｓの粘度を有することができ、一実施形態では、約０．８ｃｐｓ〜約８ｃｐｓの粘度を有し得る。本発明の別の態様では、液体ビヒクルは、インクジェットインク組成物の約７０ｗｔ％〜約９９ｗｔ％を構成することができる。さらに、本発明のインクジェットインク組成物は、追加の成分を含むことができる。例えば、バインダー、ラテックス微粒子、ＵＶ硬化性材料、可塑剤、塩、緩衝剤、殺生物剤、界面活性剤、溶媒、共溶媒、粘度修正剤、金属イオン封止剤、安定化剤、湿潤剤、及び／又はその他の既知の添加剤を、液体ビヒクル又はインクジェットインク組成物に含有させることができる。

用い得る共溶媒の種類としては、限定はしないが、脂肪族アルコール、芳香族アルコール、ジオール、グリコールエーテル、ポリグリコールエーテル、カプロラクタム、ホルムアミド、アセトアミド、及び長鎖アルコールなどの水溶性有機溶媒が挙げられる。当該化合物の例として、第１脂肪族アルコール、第２脂肪族アルコール、１，２−アルコール、１，３−アルコール、１，５−アルコール、エチレングリコールアルキルエーテル、プロピレングリコールアルキルエーテル、ポリエチレングリコールアルキルエーテルの高次の同族体、Ｎ−アルキルカプロラクタム、未置換カプロラクタム、置換ホルムアミド、未置換ホルムアミド、置換アセトアミド、未置換アセトアミド等が挙げられる。用い得る一般的な共溶媒の具体例として、トリメチロールプロパン、２−ピロリジノン、１，５−ペンタンジオール、２−エチル−２−ヒドロキシメチル−１，３−プロパンジオール、ジエチレングリコール、３−メトキシブタノール、及び１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノンが挙げられる。共溶媒を添加することによって、インクジェットインク中の水の蒸発速度を低下させたり、詰まりを最小限とさせたり、あるいは粘度、ｐＨ、表面張力、光学濃度、及び印刷品質などの他のインクの特性を改善することができる。共溶媒の濃度は、約３ｗｔ％〜５０ｗｔ％の範囲とし得、一実施形態では、約１０ｗｔ％〜約３０ｗｔ％である。当分野で周知のように、複数の共溶媒を用いることができる。

本発明の別の態様では、着色剤を基材に固定化する働きのあるバインダーを含むことができる。本発明における使用に適するバインダーは、典型的に、約１，０００Ｍｗ〜約２０，０００Ｍｗの分子量を有する。バインダーの非限定例には、ポリエステル、ポリエステル−メラニン、スチレン−アクリル酸コポリマー、スチレン−アクリル酸−アルキルアクリレートコポリマー、スチレン−マレイン酸コポリマー、スチレン−マレイン酸−アルキルアクリレートコポリマー、スチレン−メタクリル酸コポリマー、スチレン−メタクリル酸−アルキルアクリレートコポリマー、スチレン−マレイン酸半エステルコポリマー、ビニルナフタレン−アクリル酸コポリマー、ビニルナフタレン−マレイン酸コポリマー、及びそれらの塩が含まれる。

インク調合分野における当業者には既知のように、１つ又は複数の各種界面活性剤を用いることもできる。適切な界面活性剤の非限定例としては、アルキルポリエチレンオキシド、アルキルフェニルポリエチレンオキシド、ポリエチレンオキシドブロックコポリマー、アセチレン系ポリエチレンオキシド、ポリエチレンオキシドジエステル、ポリエチレンオキシドアミン、プロトン化ポリエチレンオキシドアミン、プロトン化ポリエチレンオキシドアミド、ジメチコンコポリオール、置換アミンオキシド、及びＴＥＲＧＩＴＯＬ、ＳＵＲＦＹＮＯＬ、ＺＯＮＹＬ、ＴＲＩＴＯＮ、ＭＥＲＰＯＬなどの市販製品、及びそれらの組合せが挙げられる。界面活性剤は、０ｗｔ％〜１０ｗｔ％の範囲の量にて、本発明のインクジェットインクに添加することができる。

本発明の調合に矛盾することなく、その他の各種添加剤を用いて、特定用途に向くようインク組成物の諸特性を最適化することもできる。これらの添加剤の例は、有害微生物の成長を阻害するために添加されるものである。これらの添加剤には、殺生物剤、殺菌剤、及びその他の微生物剤を用いることができ、決まってインク調合物に使用される。適切な殺生物剤の幾つかの例としては、限定はしないが、安息香酸塩、ソルビン酸塩、ＮＵＯＳＥＰＴ（ヌデックス社、ヒュルスアメリカ社の１部門）、ＵＣＡＲＣＩＤＥ（ユニオンカーバイド社）、ＶＡＮＣＩＤＥ（ＲＴヴァンダービルト社）、及びＰＲＯＸＥＬ（アイシーアイアメリカ社）などの市販品、及びその他の既知の殺生物剤が挙げられる。典型的には、当該殺生物剤は、インクジェットインク組成物の約５ｗｔ％未満にて、多くの場合、約０．１ｗｔ％〜約０．２５ｗｔ％にて含有される。

ＥＤＴＡ（エチレンジアミン四酢酸）などの金属イオン封鎖剤を含有させることによって、重金属不純物の有害な影響を排除することもできる。そのような金属イオン封鎖剤は、典型的に、インクジェットインク組成物の約０ｗｔ％〜約２ｗｔ％にて含有される。当業者に周知のその他の添加剤同様、粘度修正剤もまた、インクの諸性質を望ましいように修正すべく含有させることができる。当該添加剤は、インクジェットインク組成物中に０ｗｔ％〜２０ｗｔ％にて存在させ得る。

任意選択的に、種々の緩衝剤又はｐＨ調節剤もまた、本発明のインクジェットインク組成物に用いることができる。代表的な緩衝剤には、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカリ金属の水酸化物；クエン酸；トリエタノールアミン、ジエタノールアミン、及びジメチルエタノールアミンなどのアミン；本発明の諸特性に実質的に干渉しない他の塩基性もしくは酸性成分などの、ｐＨ制御溶液が含まれる。使用する場合、緩衝剤は、典型的に、インクジェットインク組成物の約１０ｗｔ％未満にて含有される。

周知の顔料のたいていのものは、本発明のポリマー及び方法を用いて分散させることができる。例えば、ポリマー分散型顔料は、ブラック顔料、シアン顔料、マゼンタ顔料、イエロー顔料等とし得る。用い得るブラック顔料の例にはカーボン顔料が含まれる。カーボン顔料には、許容し得る光学濃度及び印刷特性をもたらす限り、ほとんどの市販カーボン顔料を用いることができる。本発明の使用に適するカーボン顔料には、限定はしないが、カーボンブラック、黒鉛、ガラス質炭素、木炭、及びそれらの組合せが含まれる。そのようなカーボン顔料は、チャネル法、コンタクト法、ファーネス法、アセチレン法、又はサーマル法などの様々な既知の方法で製造することができ、それらは、カボット社、コロンビアンケミカル社、デグッサ社、及びデュポン社のような発売元から市販されている。適切なカーボンブラック顔料としては、限定はしないが、ＭＯＮＡＲＣＨ１４００、ＭＯＮＡＲＣＨ１３００、ＭＯＮＡＲＣＨ１１００、ＭＯＮＡＲＣＨ１０００、ＭＯＮＡＲＣＨ９００、ＭＯＮＡＲＣＨ８８０、ＭＯＮＡＲＣＨ８００、ＭＯＮＡＲＣＨ７００、ＣＡＢ−Ｏ−ＪＥＴ２００、及びＣＡＢ−Ｏ−ＪＥＴ３００などのカボット社の顔料；ＲＡＶＥＮ７０００、ＲＡＶＥＮ５７５０、ＲＡＶＥＮ５２５０、ＲＡＶＥＮ５０００、及びＲＡＶＥＮ３５００などのコロンビアン社の顔料；ＣｏｌｏｒＢｌａｃｋＦＷ２００、ＲＡＶＥＮＦＷ２、ＲＡＶＥＮＦＷ２Ｖ、ＲＡＶＥＮＦＷ１、ＲＡＶＥＮＦＷ１８、ＲＡＶＥＮＳ１６０、ＲＡＶＥＮＦＷＳ１７０、ＳｐｅｃｉａｌＢｌａｃｋ６、ＳｐｅｃｉａｌＢｌａｃｋ５、ＳｐｅｃｉａｌＢｌａｃｋ４Ａ、ＳｐｅｃｉａｌＢｌａｃｋ４、ＰＲＩＮＴＥＸＵ、ＰＲＩＮＴＥＸ１４０Ｕ、ＰＲＩＮＴＥＸＶ、及びＰＲＩＮＴＥＸ１４０Ｖなどのデグッサ社の顔料；及びデュポン社から入手できるＴＩＰＵＲＥＲ−１０１がある。上に列挙した顔料には、未修飾の顔料微粒子、小分子の結合した顔料微粒子、及びポリマー分散型顔料微粒子が含まれている。

同様に、種々のカラー顔料もまた本発明に用いることができ、それ故、以下のリストは本発明の範囲を限定しようとするものではない。ＣＡＢＯ−ＪＥＴ２５０Ｃ、ＣＡＢＯ−ＪＥＴ２５０Ｍ、及びＣＡＢＯ−ＪＥＴ２７０Ｙ等のカラー顔料は、カボット社から入手し得る。ＰＡＬＩＯＧＥＮＯｒａｎｇｅ、ＨＥＬＩＯＧＥＮＢｌｕｅＬ６９０１Ｆ、ＨＥＬＩＯＧＥＮＢｌｕｅＮＢＤ７０１０、ＨＥＬＩＯＧＥＮＢｌｕｅＫ７０９０、ＨＥＬＩＯＧＥＮＢｌｕｅＬ７１０１Ｆ、ＰＡＬＩＯＧＥＮＢｌｕｅＬ６４７０、ＨＥＬＩＯＧＥＮＧｒｅｅｎＫ８６８３、及びＨＥＬＩＯＧＥＮＧｒｅｅｎＬ９１４０等のカラー顔料は、バスフ社から入手し得る。ＣＨＲＯＭＯＰＨＴＡＬＹｅｌｌｏｗ３Ｇ、ＣＨＲＯＭＯＰＨＴＡＬＹｅｌｌｏｗＧＲ、ＣＨＲＯＭＯＰＨＴＡＬＹｅｌｌｏｗ８Ｇ、ＩＧＲＡＺＩＮＹｅｌｌｏｗ５ＧＴ、ＩＧＲＡＬＩＴＥＲｕｂｉｎｅ４ＢＬ、ＭＯＮＡＳＴＲＡＬＭａｇｅｎｔａ、ＭＯＮＡＳＴＲＡＬＳｃａｒｌｅｔ、ＭＯＮＡＳＴＲＡＬＶｉｏｌｅｔＲ、ＭＯＮＡＳＴＲＡＬＲｅｄＢ、及びＭＯＮＡＳＴＲＡＬＶｉｏｌｅｔＭａｒｏｏｎＢ等のカラー顔料は、チバガイギー社から入手し得る。ＤＡＬＡＭＡＲＹｅｌｌｏｗＹＴ−８５８−Ｄ及びＨＥＵＣＯＰＨＴＨＡＬＢｌｕｅＧＸＢＴ−５８３Ｄ等のカラー顔料は、ホイバッハ社から入手し得る。ＰｅｒｍａｎｅｎｔＹｅｌｌｏｗＧＲ、ＰｅｒｍａｎｅｎｔＹｅｌｌｏｗＧ、ＰｅｒｍａｎｅｎｔＹｅｌｌｏｗＤＨＧ、ＰｅｒｍａｎｅｎｔＹｅｌｌｏｗＮＣＧ−７１、ＰｅｒｍａｎｅｎｔＹｅｌｌｏｗＧＧ、ＨａｎｓａＹｅｌｌｏｗＲＡ、ＨａｎｓａＢｒｉｌｌｉａｎｔＹｅｌｌｏｗ５ＧＸ−０２、ＨａｎｓａＹｅｌｌｏｗ−Ｘ、ＮＯＶＯＰＥＲＭＹｅｌｌｏｗＨＲ、ＮＯＶＯＰＥＲＭＹｅｌｌｏｗＦＧＬ、ＨａｎｓａＢｒｉｌｌｉａｎｔＹｅｌｌｏｗ１０ＧＸ、ＰｅｒｍａｎｅｎｔＹｅｌｌｏｗＧ３Ｒ−０１、ＨＯＳＴＡＰＥＲＭＹｅｌｌｏｗＨ４Ｇ、ＨＯＳＴＡＰＥＲＭＹｅｌｌｏｗＨ３Ｇ、ＨｏｓｔａｐｅｒｍｅＯｒａｎｇｅＧＲ、ＨＯＳＴＡＰＥＲＭＳｃａｒｌｅｔＧＯ、及びＰｅｒｍａｎｅｎｔＲｕｂｉｎｅＦ６Ｂ等の顔料は、ヘキストスペシャルティーケミカル（ＨｏｅｃｈｓｔＳｐｅｃｉａｌｔｙＣｈｅｍｉｃａｌｓ）社から入手し得る。ＱＵＩＮＤＯＭａｇｅｎｔａ、ＩＮＤＯＦＡＳＴＢｒｉｌｌｉａｎｔＳｃａｒｌｅｔ、ＱＵＩＮＤＯＲｅｄＲ６７００、ＱＵＩＮＤＯＲｅｄＲ６７１３、及びＩＮＤＯＦＡＳＴＶｉｏｌｅｔ等のカラー顔料は、モバイ社から入手し得る。Ｌ７４−１３５７Ｙｅｌｌｏｗ、Ｌ７５−１３３１Ｙｅｌｌｏｗ、及びＬ７５−２５７７Ｙｅｌｌｏｗ等のカラー顔料は、サンケミカル社から入手し得る。

本発明の被包性ポリマーを用いることで、顔料を液体ビヒクル中に分散させることができる。顔料は、予め調製したポリマーとボールミルするか又は高せん断混合することによって、被包することができる。任意に、顔料を前述の適切なモノマーと混合することもできる。この場合、ポリマー分散型顔料はｉｎｓｉｔｕにて調製され、且つポリマーと同時に調製される。分散物を調製する種々の方法が既知であり、本発明と組み合わせて用いることができる。例えば、ＷＯ２００４／００３０９０、米国特許第４，８１８，７８３号及び米国特許第５，５５６，５８３号には、分散物を調製する幾つかの適切な方法が開示されている。それらの文献は、参照することでその内容を本明細書に取り入れることとする。

さらに他の代替方法では、既知の方法を用いて、被包性ポリマーを顔料表面に共有結合させることができる。例えば、米国特許第５，５５４，７３９号及び米国特許第５，７０７，４３２号（参照することで、その内容の全てを本明細書に取り入れることとする）には、ジアゾニウム塩を用いてカーボン材料を官能基化する方法が開示されている。そのような官能基化カーボン顔料は、本発明の一実施形態による被包性ポリマーと結合させることができる。

上述のポリマーは、画像を印刷するためのシステムの一部として取り入れることができる。当該システムは、基材と、当該基材上に印刷できるよう構成された、第１インクジェットインクを収容する第１インクジェットペンを具備することができる。第１インクジェットインクは、本明細書に記載の原理に従って液体ビヒクル中に分散しているポリマー分散型顔料とし得る。顔料は、ブラック顔料又はカラー顔料の何れともし得る。インクジェットインクを収容する追加のインクジェットペンを、任意に、当該システムに付加することができる。例えば、フルカラー画像を作り出すための多色システムは、シアン、マゼンタ、イエロー、及び／又はブラック顔料を含むことができる。本発明の一態様では、本発明の原理に従って、中性付近のｐＨで安定な各インクジェットインクを調製することができる。

あるいはまた、各インクジェットインク組成物は、用いられるブリード抑制メカニズムなどの種々の因子に応じて、変化し得る。例えば、ブラック−カラー間のブリード抑制は、本発明に従ってアニオン性分散型カラーインクジェットインクを調製し、次いで、カチオン性分散型ブラックインクジェットインクを調製することによりもたらされ得る。即ち、カチオン性分散型インクをアニオン性分散型インクの近くに印刷することで、ブリードが低減する。それ故、中性付近のｐＨで安定である本発明のポリマー分散型顔料は、カチオン性インクと共に印刷される際、ブリードが抑制されるというさらに他の利点をもたらす。

さらに別の代替実施形態においては、追加のインクジェットペンは、インクジェット可能な液体（顔料又はその他の着色剤を含むか又は含まなくてもよい）を収容し得る。より詳細には、この追加のインクジェット液は、定着剤、顔料、染料、又はこれらの成分の組合せを含むことができる。従って、幾つかの実施形態では、少なくとも１つのインクジェットペンは、基材上への印刷後に、先に印刷されたインクジェットインク組成物の１つ以上と反応するよう構成された定着剤組成物を含むインクジェット液を収容し得る。種々の定着剤組成物は、当業者に周知であり、容易に調製することができる。

以下の実施例において、本発明の例示的実施形態を説明する。ここで、以下は、本発明の原理の応用に関し単に例示あるいは説明するものに過ぎないことを理解されたい。本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、多数の修正及び代替の組成物、方法、並びにシステムが、当業者によって案出されよう。添付の特許請求の範囲は、そのような修正並びに変更を網羅するよう意図されている。これまで、特定のものに関して本発明を説明してきたが、以下の実施例は、本発明の実用的な実施形態であると現在考えられるものに関してさらに詳述するものである。

スチレン−ビニルスルホン酸コポリマー分散型ブルー顔料
スチレンとビニルスルホン酸とのコポリマーは、懸濁重合によって調製することができる。当該手順では、ドデシル硫酸ナトリウム０．１ｇ、ステアリン酸１．５ｇ、ポリエチレンオキシド１．５ｇ、及びアゾ−ビス−イソブチロニトリル２．１９ｇを、脱イオン水５００ｍｌ中に溶解させて混合物を得る。この混合物に、スチレン１０４ｇ、ビニルスルホン酸のトリオクチルアンモニウム塩１１５ｇを付加する。次いで、当該溶液を２０分間窒素でパージする。当該溶液を撹拌しつつ、８０℃まで加熱して、その温度を２０時間保持し、コポリマーを形成する。冷却後、当該ポリマーを、トルエンを用いて反応混合物から抽出し、その結果、トルエン−コポリマー混合物を得る。真空下でトルエンを除去した後、当該コポリマーを真空オーブンで乾燥させる。次いで、コポリマーをトルエン中に溶解させ、且つスルホネート基のトリオクチルアンモニウム塩全てを中和するのに十分な量のナトリウムメトキシドで処理することによって、ポリマーをそのナトリウム塩へと転換する。真空、乾燥下でトルエンを蒸発させ、ナトリウム塩を得る。本法によって、分子量約９８００のスチレン−ビニルスルホン酸コポリマーが得られる。

ポリマー分散型顔料の安定な分散物は、スチレンとビニルスルホン酸とのコポリマーを用いて調製される。詳細には、スチレン−ビニルスルホン酸コポリマー１５ｇ、トリエタノールアミン１ｇ、脱イオン水５２．５ｇを、３０ｇのピグメントブルー１５：３（ｐｉｇｍｅｎｔｂｌｕｅ１５：３）及び１．５ｇのグリセリンと混合する。この混合された混合物に、追加の脱イオン水１００ｇと鋼製ボールを付加し、これらを、粉砕用のメディアミル中を循環させる。当該分散物を遠心分離することによって鋼製ボールを除去し、１．２μｍフィルターを通して分散物をろ過して、１５ｗｔ％の顔料を含有する水性分散物を得る。

水性分散物３３．３ｇに、以下に記載の液体ビヒクル６６．７ｇを付加することによって、インクジェットインクを調製する。当該液体ビヒクルは、５重量部の２−ピロリドン、５重量部のグリセリン、１重量部のテトラメチル尿素、１重量部のトリエタノールアミン、１重量部のＺＯＮＹＬ、０．５重量部のＰＲＯＸＥＬ、残部の脱イオン水から構成される。得られるインクジェットインクは、中性及び中性付近のｐＨにおいて安定であり、且つ許容し得る印刷品質を呈すポリマー分散型ブルー顔料を含有する。

特定の好ましい実施形態を参照して本発明を説明してきたが、当業者であれば、本発明の趣旨から逸脱することなく、種々の修正、変更、省略、並びに置換をなし得ることが分かろう。本発明は、添付の特許請求の範囲によってのみ限定されるものとする。

Claims

ａ）液体ビヒクルと、
ｂ）前記液体ビヒクル中に分散しているポリマー分散型顔料と、
を含んで成り、前記ポリマー分散型顔料が、ポリマーで被包された顔料を含み、前記ポリマーが、親水基を有する少なくとも１つの第１モノマーと、疎水基を有する第２モノマーとの重合生成物であり、且つ前記ポリマー分散型顔料が、５．５〜８．５のｐＨにおいても液体ビヒクル中において安定である、インクジェットインク。
前記親水基が、スルホン酸、フッ素酸、α−及び／又はβ−フルオロカルボン酸、及びそれらの組合せから成る群から選択される、請求項１に記載のインクジェットインク。
前記第１モノマーが、ビニルスルホン酸、４−スチレンスルホン酸、トリフルオロアクリル酸、テトラフルオロスチレン−４−カルボン酸、α−トリフルオロメチルアクリル酸、ジフルオロ無水マレイン酸、及びそれらの組合せから成る群から選択される、請求項１に記載のインクジェットインク。
前記第１モノマーが、前記ポリマーの１０ｗｔ％〜５０ｗｔ％を形成するのに使用される、請求項１に記載のインクジェットインク。
前記ポリマーが、さらに、第３モノマーの重合生成物である、請求項１に記載のインクジェットインク。
前記ポリマーが、スチレン−ビニルスルホン酸コポリマー、スチレン−アクリル酸ブチル−メタクリル酸−ビニルスルホン酸コポリマー、スチレン−トリフルオロアクリル酸−ビニルスルホン酸コポリマー、スチレン−α−（トリフルオロメチル）アクリル酸−ビニルスルホン酸コポリマー、及びスチレン−トリフルオロアクリル酸コポリマーから成る群から選択される、請求項１に記載のインクジェットインク。
前記ポリマー分散型顔料が、６．５〜７．５のｐＨにおいても液体ビヒクル中において安定である、請求項１に記載のインクジェットインク。
画像を印刷するシステムであって、
ａ）基材と、
ｂ）第１インクジェットインクを収容し、且つ前記第１インクジェットインクを前記基材上に印刷できるよう構成されている第１インクジェットペンと、
を具備し、前記第１インクジェットインクが第１液体ビヒクル中に分散している第１ポリマー分散型顔料を含み、前記第１ポリマー分散型顔料が第１ポリマーで被包された第１顔料を含み、前記ポリマーが、親水基を含む少なくとも１つの第１モノマーと、疎水基を含む第２モノマーとの重合生成物である、システム。
前記親水基が、スルホン酸、フッ素酸、α−及び／又はβ−フルオロカルボン酸、及びそれらの組合せから成る群から選択される、請求項８に記載のシステム。
前記第１モノマーが、ビニルスルホン酸、４−スチレンスルホン酸、トリフルオロアクリル酸、テトラフルオロスチレン−４−カルボン酸、α−トリフルオロメチルアクリル酸、ジフルオロ無水マレイン酸、及びそれらの組合せから成る群から選択される、請求項８に記載のシステム。
前記ポリマーが、スチレン−ビニルスルホン酸コポリマー、スチレン−アクリル酸ブチル−メタクリル酸−ビニルスルホン酸コポリマー、スチレン−トリフルオロアクリル酸−ビニルスルホン酸コポリマー、スチレン−α−（トリフルオロメチル）アクリル酸−ビニルスルホン酸コポリマー、及びスチレン−トリフルオロアクリル酸コポリマーから成る群から選択される、請求項８に記載のシステム。
第２インクジェット液を収容する第２インクジェットペンをさらに具備し、前記第２インクジェット液が、第１インクジェット液に隣接して印刷される際、ブリードを低減できるよう構成されているカチオン成分を含む、請求項８に記載のシステム。
前記第２インクジェット液が、顔料を含む、請求項１２に記載のシステム。
画像を印刷する方法であって、インクジェットインクを媒体基材上にインクジェットするステップを包含し、前記インクジェットインクが、
ａ）液体ビヒクルと、
ｂ）前記液体ビヒクル中に分散しているポリマー分散型顔料と、
を含み、前記ポリマー分散型顔料が、ポリマーで被包された顔料を含み、前記ポリマーが、親水基を含む少なくとも１つの第１モノマーと、疎水基を含む第２モノマーとの重合生成物であり、且つ前記ポリマー分散型顔料が、５．５〜８．５のｐＨにおいても液体ビヒクル中において安定である、方法。
前記第１モノマーが、ビニルスルホン酸、４−スチレンスルホン酸、トリフルオロアクリル酸、テトラフルオロスチレン−４−カルボン酸、α−トリフルオロメチルアクリル酸、ジフルオロ無水マレイン酸、及びそれらの組合せから成る群から選択される、請求項１４に記載の方法。
前記ポリマーが、スチレン−ビニルスルホン酸コポリマー、スチレン−アクリル酸ブチル−メタクリル酸−ビニルスルホン酸コポリマー、スチレン−トリフルオロアクリル酸−ビニルスルホン酸コポリマー、スチレン−α−（トリフルオロメチル）アクリル酸−ビニルスルホン酸コポリマー、及びスチレン−トリフルオロアクリル酸コポリマーからなる群から選択される、請求項１４に記載の方法。
第２インクジェット液をインクジェットするステップをさらに包含し、前記第２インクジェット液が、第１インクジェット液に隣接して印刷される際、ブリードを低減できるよう構成されているカチオン成分を含む、請求項１４に記載の方法。
前記第２インクジェット液が、カチオンによって分散している顔料を含む、請求項１７に記載の方法。
前記ポリマー分散型顔料が、６．５〜７．５のｐＨにおいても液体ビヒクル中において安定である、請求項１４に記載の方法。